(57)【要約】【課題】  火炎研磨工程において、ガラス棒状体の表面に生じる曇りを抑制し、ガラス棒状体内部に歪みが残ることを抑制する光ファイバ母材の加工方法および光ファイバ母材の加工装置を提供する。【解決手段】  ガラス棒状体１０の長手方向に沿って間隔を配して設けられた第一のバーナ３１、第二のバーナ３２を、同一方向に移動させながら、酸水素火炎によってガラス棒状体１０の表面を研磨する火炎研磨工程において、第一のバーナ３１と、第二のバーナ３２との中心間距離をＬ（ｍｍ）、第一のバーナ３１から吹き出す酸水素火炎によるガラス棒状体１０の表面の長手方向の単位長さ当たりの研磨量をＧ（ｇ／ｍｍ）とすると、Ｌ≧３３００×Ｇ２＋１５０（Ｇ≧０．０１５）なる関係式を満たすようにする。また、第二のバーナ３２により加熱されるガラス棒状体１０の表面温度を１２００℃以上、１８００℃以下とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス棒状体の長手方向に沿って間隔を配して設けた複数のバーナを、前記ガラス棒状体の長手方向に沿って同一方向に移動させながら、前記複数のバーナのうちの移動方向の前方にあるバーナによって前記ガラス棒状体の表面を研磨する火炎研磨工程を備えた光ファイバ母材の加工方法であって、
前記火炎研磨工程において、前記複数のバーナの移動方向における最後尾に位置するバーナＡと、該バーナＡよりも前方に位置するバーナＢとの中心間距離をＬ（ｍｍ）、前記バーナＢによる前記ガラス棒状体の表面の長手方向の単位長さ当たりの研磨量をＧ（ｇ／ｍｍ）とすると、Ｌ≧３３００×Ｇ２＋１５０（Ｇ≧０．０１５）なる関係式を満たすことを特徴とする光ファイバ母材の加工方法。
【請求項２】
前記火炎研磨工程において、前記バーナＡにより加熱される前記ガラス棒状体の表面温度は、１２００℃以上、１８００℃以下であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ母材の加工方法。
【請求項３】
ガラス棒状体の長手方向に沿って間隔が配され、該ガラス棒状体の長手方向に沿って同一方向に移動可能に設けられた複数のバーナを備えた光ファイバ母材の加工装置であって、
前記複数のバーナのうちの移動方向の前方にあるバーナは前記ガラス棒状体の表面を研磨し、前記複数のバーナのうちの移動方向の最後尾に位置するバーナは前記ガラス棒状体の表面の曇りを除去することを特徴とする光ファイバ母材の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火炎研磨工程を備えた光ファイバ母材の加工方法、および、火炎研磨工程において用いられる光ファイバ母材の加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ母材の製造方法としては、例えば、以下に示す方法が挙げられる。
まず、ＶＡＤ（Ｖａｐｏｒ  ｐｈａｓｅ  Ａｘｉａｌ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などにより、出発部材にガラス微粒子の原料ガスを酸水素火炎とともに吹き付けてスート体を形成する。次いで、このスート体を電気炉などにより１２００℃程度で脱水した後、１５００℃程度で焼結して、透明ガラス化することにより、ガラス棒状体を作製する。次いで、ガラス棒状体を所定の外径になるように延伸して、外付け法などにより、その外周にガラス微粒子を外付けして光ファイバ用多孔質母材を作製する。その後、この光ファイバ用多孔質母材を脱水、焼結して、光ファイバ母材を得る。
【０００３】
光ファイバ母材の製造において、通常、ガラス棒状体の表面に存在する傷や異物を取り除くために、これを延伸する前、および、これを脱水、焼結した後に、酸水素火炎により、ガラス棒状体の表面の火炎研磨を行う。
【０００４】
図２は、従来の火炎研磨方法を示す模式図である。
ガラス棒状体１００の表面を火炎研磨するには、ガラス棒状体１００を、加工装置１１０に設けられた把持部１１１、１１１で把持し、その光軸を中心として回転させる。この状態で、加工装置１１０に設けられたバーナ１１２をガラス棒状体１００の長手方向に沿って移動させながら、バーナ１１２から吹き出す酸水素火炎をガラス棒状体１００の表面に吹き付けることにより、ガラス棒状体１００の表面を加熱する。これにより、ガラス棒状体１００の表面をなす石英ガラスが熱分解されて、ガラス棒状体１００の表面に存在する傷や異物が取り除かれる。
【０００５】
従来の火炎研磨法では、図２に示すように、ガラス棒状体１００の長手方向の一箇所に配されたバーナ１１２によって、ガラス棒状体１００の火炎研磨を行っていた。
【０００６】
従来の火炎研磨方法によれば、分解された石英ガラスの一部が酸化ケイ素（ＳｉＯ）となって蒸発するが、蒸発した酸化ケイ素は大気中の酸素と結合し、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなるガラス微粒子となって、再びガラス棒状体の表面の酸水素火炎によって加熱されている領域の近傍に付着する。このガラス棒状体の表面に再び付着したガラス微粒子により、ガラス棒状体の表面が白く曇るという問題があった（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
そこで、この問題を解決するために、熱量の低い酸水素火炎によりガラス棒状体の表面を加熱すると、曇りを除去できるものの、加熱時間が不十分である場合には、曇りを完全に除去できなかった。一方、必要以上に加熱時間を長くすると、再び曇りが生じるという問題があった。
【０００８】
また、酸化ケイ素の蒸発量を抑制するために、酸水素火炎の熱量を低くすると、ガラス棒状体の表面に存在する傷や異物を取り除くことができないだけでなく、ガラス棒状体の焼き鈍しが不完全となり、ガラス棒状体内部に大きな歪みが残るという問題があった。
【特許文献１】特開２０００−２０３８６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、火炎研磨工程において、ガラス棒状体の表面に生じる曇りを抑制し、ガラス棒状体内部に歪みが残ることを抑制する光ファイバ母材の加工方法、および、火炎研磨工程において用いられる光ファイバ母材の加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するために、ガラス棒状体の長手方向に沿って間隔を配して設けた複数のバーナを、前記ガラス棒状体の長手方向に沿って同一方向に移動させながら、前記複数のバーナのうちの移動方向の前方にあるバーナによって前記ガラス棒状体の表面を研磨する火炎研磨工程を備えた光ファイバ母材の加工方法であって、前記火炎研磨工程において、前記複数のバーナの移動方向における最後尾に位置するバーナＡと、該バーナＡよりも前方に位置するバーナＢとの中心間距離をＬ（ｍｍ）、前記バーナＢによる前記ガラス棒状体の表面の長手方向の単位長さ当たりの研磨量をＧ（ｇ／ｍｍ）とすると、Ｌ≧３３００×Ｇ２＋１５０（Ｇ≧０．０１５）なる関係式を満たす光ファイバ母材の加工方法を提供する。
【００１１】
前記火炎研磨工程において、前記バーナＡにより加熱される前記ガラス棒状体の表面温度は、１２００℃以上、１８００℃以下であることが好ましい。
【００１２】
本発明は、ガラス棒状体の長手方向に沿って間隔が配され、該ガラス棒状体の長手方向に沿って同一方向に移動可能に設けられた複数のバーナを備えた光ファイバ母材の加工装置であって、前記複数のバーナのうちの移動方向の前方にあるバーナは前記ガラス棒状体の表面を研磨し、前記複数のバーナのうちの移動方向の最後尾に位置するバーナは前記ガラス棒状体の表面の曇りを除去する光ファイバ母材の加工装置を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、火炎研磨工程において、複数のバーナの移動方向における複数のバーナのうち最後尾に位置するバーナＡと、このバーナＡよりも前方に位置するバーナＢとの中心間距離をＬ（ｍｍ）、バーナＢによるガラス棒状体の表面の長手方向の単位長さ当たりの研磨量をＧ（ｇ／ｍｍ）とすると、Ｌ≧３３００×Ｇ２＋１５０（Ｇ≧０．０１５）なる関係式を満たすようにするから、ガラス棒状体の表面に存在する傷や異物を取り除くことができると共に、ガラス棒状体の表面を火炎研磨する際に発生し、再びガラス棒状体の表面に付着したガラス微粒子を完全に除去することができる。また、ガラス棒状体内部に残留する歪みも十分に小さくすることができる。さらに、ガラス棒状体の表面の曇りの除去を別工程で行っていた従来の方法に比べて、火炎研磨と曇りの除去を一つの工程で行うことができるから、処理時間および製造コストを大幅に削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施した光ファイバ母材の加工方法について、図面を参照して説明する。
本発明の光ファイバ母材の加工方法では、まず、ＶＡＤ法などにより、出発部材にガラス微粒子の原料ガスを酸水素火炎とともに吹き付けてスート体を形成する。次いで、このスート体を電気炉などにより１２００℃程度で脱水した後、１５００℃程度で焼結して、透明ガラス化することにより、一次のガラス棒状体を作製する。
【００１５】
次いで、バーナによって、この一次のガラス棒状体の表面を加熱することにより、その表面を研磨して、一次のガラス棒状体の表面に存在する傷や異物を取り除く（火炎研磨工程）。
【００１６】
次いで、火炎研磨後の一次のガラス棒状体を所定の外径になるように延伸する。
【００１７】
次いで、再びバーナによって、この延伸後の一次のガラス棒状体の表面を加熱することにより、その表面を研磨して、一次のガラス棒状体の表面に存在する傷や異物を取り除く（火炎研磨工程）。
【００１８】
次いで、外付け法などにより、一次のガラス棒状体の外周にガラス微粒子を外付けして光ファイバ用多孔質母材を作製する。その後、この光ファイバ用多孔質母材を脱水、焼結して、透明ガラス化することにより、二次のガラス棒状体を作製する。
【００１９】
次いで、再びバーナによって、二次のガラス棒状体の表面を加熱することにより、その表面を研磨して、二次のガラス棒状体の表面に存在する傷や異物を取り除く（火炎研磨工程）。
【００２０】
本発明では、火炎研磨工程において、一次のガラス棒状体または二次のガラス棒状体（以下、これらを総称して「ガラス棒状体」と言うこともある。）の長手方向に沿って間隔を配して設けた複数のバーナを、ガラス棒状体の長手方向に沿って同一方向に移動させながら、複数のバーナによってガラス棒状体の表面を研磨する。
【００２１】
ここで、本発明における火炎研磨工程の一実施形態を示し、本発明における火炎研磨工程について詳細に説明する。
図１は、本発明における火炎研磨工程の一実施形態を示す模式図である。
この実施形態において、ガラス棒状体１０の表面を火炎研磨するには、ガラス棒状体１０を、加工装置２０に設けられた把持部２１、２１で把持し、その光軸を中心として回転させる。この状態で、加工装置２０に、ガラス棒状体１０の長手方向に沿って間隔を配して設けられた第一のバーナ３１、第二のバーナ３２を、ガラス棒状体１０の長手方向に沿って移動させながら、第一のバーナ３１および第二のバーナ３２から吹き出す酸水素火炎をガラス棒状体１０の表面に吹き付けることにより、ガラス棒状体１０の表面を加熱する。これにより、ガラス棒状体１０の表面をなす石英ガラスが熱分解されて、ガラス棒状体１０の表面に存在する傷や異物が取り除かれる共に、ガラス棒状体の表面に再び酸化ケイ素からなるガラス微粒子が付着することにより生じた曇りを除去することができる。
【００２２】
この実施形態の火炎研磨工程において、第一のバーナ３１はガラス棒状体１０の表面を研磨するためのものであり、第二のバーナ３２はガラス棒状体１０の表面に生じた曇りを除去するためのものである。
【００２３】
この火炎研磨工程において、第一のバーナ３１および第二のバーナ３２の移動方向（図１に示す矢印方向）において、第一のバーナ３１と、第二のバーナ３２との中心間距離をＬ（ｍｍ）、第一のバーナ３１から吹き出す酸水素火炎によるガラス棒状体１０の表面の長手方向の単位長さ当たりの研磨量をＧ（ｇ／ｍｍ）とすると、Ｌ≧３３００×Ｇ２＋１５０（Ｇ≧０．０１５）なる関係式を満たしている。
【００２４】
Ｌ＜３３００×Ｇ２＋１５０（Ｇ≧０．０１５）では、第一のバーナ３１によるガラス棒状体１０の表面の火炎研磨によって生じたガラス微粒子が、第二のバーナ３２よりも、その移動方向の後方にあるガラス棒状体１０の表面に付着する。その結果、ガラス棒状体１０の表面が白く曇ってしまう。また、Ｌ≧３３００×Ｇ２＋１５０かつＧ＜０．０１５では、ガラス棒状体１０の表面の曇りを完全に除去することができるものの、ガラス棒状体１０内部の残留歪みが大きく、僅かな衝撃でガラス棒状体１０に亀裂が生じて破損してしまう。さらに、Ｌ＜３３００×Ｇ２＋１５０およびＧ＜０．０１５では、ガラス棒状体１０の表面の曇りを除去することができないだけでなく、ガラス棒状体１０内部に大きな歪が残留する。
【００２５】
また、火炎研磨工程において、第二のバーナ３２により加熱されるガラス棒状体１０の表面温度は、１２００℃以上、１８００℃以下であることが好ましく、１４００℃以上、１６００℃以下であることがより好ましい。
【００２６】
第二のバーナ３２により加熱されるガラス棒状体１０の表面温度が１２００℃未満では、第一のバーナ３１によるガラス棒状体１０の表面の火炎研磨によって生じ、ガラス棒状体１０の表面に付着したガラス微粒子を除去することができない。一方、第二のバーナ３２により加熱されるガラス棒状体１０の表面温度が１８００℃を超えると、第二のバーナ３２によるガラス棒状体１０の表面の火炎研磨によって新たなガラス微粒子が生じ、このガラス微粒子が再びガラス棒状体１０の表面に付着して、ガラス棒状体１０の表面が白く曇ってしまう。
【００２７】
さらに、火炎研磨工程において、第一のバーナ３１により加熱されるガラス棒状体１０の表面温度を、１８００℃以上、２２００℃以下とすることで、所望の研磨量を得ることができる。
【００２８】
なお、この実施形態では、火炎研磨工程において、第一のバーナ３１と第二のバーナ３２の２つのバーナを用いた例を示したが、本発明はこれに限定されない。本発明にあっては、火炎研磨工程において、バーナを３つ以上用いてもよい。
本発明において、バーナを３つ以上用いる場合、バーナの移動方向における３つ以上のバーナのうち最後尾に位置するバーナ（以下、「バーナＡ」とする。）はガラス棒状体の表面に生じた曇りを除去するためのものであり、このバーナＡよりも前方に位置する全てのバーナ（以下、「バーナＢ」とする。）はガラス棒状体の表面を研磨するためのものである。
【００２９】
本発明において、バーナを３つ以上用いる場合、バーナＡと、各バーナＢとの中心間距離をＬ（ｍｍ）、各バーナＢから吹き出す酸水素火炎によるガラス棒状体の表面の長手方向の単位長さ当たりの研磨量をＧ（ｇ／ｍｍ）とすると、Ｌ≧３３００×Ｇ２＋１５０（Ｇ≧０．０１５）なる関係式を満たすものとする。
また、上記バーナＡにより加熱されるガラス棒状体の表面温度は、１２００℃以上、１８００℃以下であるものとする。
【実施例】
【００３０】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３１】
（実施例１）
ＶＡＤ法により作製した外径８０ｍｍのガラス棒状体を用意した。
図１に示したような火炎研磨工程により、このガラス棒状体の表面を火炎研磨した。
火炎研磨工程において、第一のバーナと、第二のバーナとの中心間距離Ｌを２６０ｍｍ、第一のバーナから吹き出す酸水素火炎によるガラス棒状体の表面の長手方向の単位長さ当たりの研磨量Ｇを０．１７ｇ／ｍｍ、第二のバーナにより加熱されるガラス棒状体の表面温度を１４００℃とした。
本実施例は、Ｌ≧３３００×Ｇ２＋１５０（Ｇ≧０．０１５）なる関係式を満たしていた。
その結果、本実施例では、ガラス棒状体の表面の曇りを完全に除去することができた。また、ガラス棒状体内部の残留歪みも十分に小さくすることができた。
なお、ガラス棒状体内部の残留歪みを直交ニコル法により検査した。ただし、ガラス棒状体内部の残留歪みの検査方法は、これに限定されるものではない。ガラス棒状体内部の残留歪みの検査方法としては、平行ニコル法、円偏光法、セナルモン法などの検査方法も用いることができる。
【００３２】
（比較例１）
ＶＡＤ法により作製した外径８０ｍｍのガラス棒状体を用意した。
図２に示したような火炎研磨工程により、このガラス棒状体の表面を火炎研磨した。
火炎研磨工程において、バーナから吹き出す酸水素火炎によるガラス棒状体の表面の長手方向の単位長さ当たりの研磨量Ｇが０．１７ｇ／ｍｍとなるように、バーナから吹き出す酸水素火炎の熱量を調節した。このとき、バーナにより加熱されたガラス棒状体の表面温度は２０００℃であった。
本比較例は、Ｌ≧３３００×Ｇ２＋１５０（Ｇ≧０．０１５）なる関係式を満たしていなかった。
その結果、本比較例では、ガラス棒状体内部の残留歪みを十分に小さくすることができた。しかし、ガラス棒状体の表面にガラス微粒子が付着して、ガラス棒状体の表面が白く曇ってしまった。
【００３３】
（比較例２）
ＶＡＤ法により作製した外径８０ｍｍのガラス棒状体を用意した。
図１に示したような火炎研磨工程により、このガラス棒状体の表面を火炎研磨した。
火炎研磨工程において、第一のバーナと、第二のバーナとの中心間距離Ｌを２００ｍｍ、第一のバーナから吹き出す酸水素火炎によるガラス棒状体の表面の長手方向の単位長さ当たりの研磨量Ｇを０．１７ｇ／ｍｍ、第二のバーナにより加熱されるガラス棒状体の表面温度を１４００℃とした。
本比較例は、Ｇ≧０．０１５であるが、Ｌ≧３３００×Ｇ２＋１５０なる関係式を満たしていなかった。
その結果、本比較例では、ガラス棒状体内部の残留歪みを十分に小さくすることができた。しかし、第一のバーナによるガラス棒状体の表面の火炎研磨によって生じたガラス微粒子が、第二のバーナよりも、その移動方向の後方にあるガラス棒状体の表面に付着して、ガラス棒状体の表面が白く曇ってしまった。
【００３４】
（実施例２）
ＶＡＤ法により作製した外径８０ｍｍのガラス棒状体を用意した。
図１に示したような火炎研磨工程により、このガラス棒状体の表面を火炎研磨した。
火炎研磨工程において、第一のバーナと、第二のバーナとの中心間距離Ｌを１６０ｍｍ、第一のバーナから吹き出す酸水素火炎によるガラス棒状体の表面の長手方向の単位長さ当たりの研磨量Ｇを０．０２ｇ／ｍｍ、第二のバーナにより加熱されるガラス棒状体の表面温度を１４００℃とした。
本実施例は、Ｌ≧３３００×Ｇ２＋１５０（Ｇ≧０．０１５）なる関係式を満たしていた。
その結果、本実施例では、ガラス棒状体の表面の曇りを完全に除去することができた。また、ガラス棒状体内部の残留歪みも十分に小さくすることができた。
【００３５】
（比較例３）
ＶＡＤ法により作製した外径８０ｍｍのガラス棒状体を用意した。
図１に示したような火炎研磨工程により、このガラス棒状体の表面を火炎研磨した。
火炎研磨工程において、第一のバーナと、第二のバーナとの中心間距離Ｌを１６０ｍｍ、第一のバーナから吹き出す酸水素火炎によるガラス棒状体の表面の長手方向の単位長さ当たりの研磨量Ｇを０．０１ｇ／ｍｍ、第二のバーナにより加熱されるガラス棒状体の表面温度を１４００℃とした。
本比較例は、Ｌ≧３３００×Ｇ２＋１５０なる関係式を満たしているが、Ｇ＜０．０１５であった。
その結果、ガラス棒状体の表面の曇りを完全に除去することができたものの、ガラス棒状体内部の残留歪みが大きく、僅かな衝撃でガラス棒状体に亀裂が生じて破損してしまった。
【００３６】
以上の結果をまとめて、表１に示す。
【００３７】
【表１】
2005343759.tif 000003
【００３８】
また、実施例１、２および比較例１〜３では、外径８０ｍｍのガラス棒状体を火炎研磨した結果を示したが、外径３０ｍｍ〜１００ｍｍのガラス棒状体火炎研磨した場合も同様の結果が得られた。また、バーナ以外の熱源を使用した場合も同様の結果が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の光ファイバ母材の加工方法は、シングルモードファイバ、分散シフトファイバ、カットオフシフトファイバ、分散補償ファイバのみならず、いかなる種類の光ファイバの製造に用いられる光ファイバ母材の加工にも適用可能である。
また、本発明の光ファイバ母材の加工方法は、気相軸付法（ＶＡＤ法）、外付け法（ＯＶＤ法）、内付け法（ＣＶＤ法、ＭＣＶＤ法、ＰＣＶＤ法）、あるいは、ロッドインチューブ法など、あらゆる光ファイバ母材の加工方法にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明における火炎研磨工程の一実施形態を示す模式図である。
【図２】従来の火炎研磨方法を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０・・・ガラス棒状体、２０・・・加工装置、２１・・・把持部、３１・・・第一のバーナ、３２・・・第二のバーナ。
【図１】
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【図２】
2005343759.tif 000005